(57)【要約】【課題】  接続パッドが小さくなったり、導体バンプが鉛フリー半田で形成されるようになったりしたとしても、接続パッドと導体バンプとの間の接合面や、導体バンプ自体等に機械的な破壊が生じることを長期にわたって確実に防止することが可能な、外部電気回路基板に対する機械的、電気的な接続の信頼性に優れる配線基板を提供する。【解決手段】  配線導体を有した絶縁基体１の一主面に電子部品が搭載される搭載部を、他主面に配線導体２と電気的に接続される複数個の接続パッド３を設けてなる配線基板９であって、絶縁基体１の他主面に接続パッド３と１対１に対応する複数個の凸部を設けるとともに、接続パッド３を凸部の頂面から側面にかけて被着させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線導体を有した絶縁基体の一主面に電子部品が搭載される搭載部を、他主面に前記配線導体と電気的に接続される複数個の接続パッドを設けてなる配線基板であって、前記絶縁基体の他主面に前記接続パッドと１対１に対応する複数個の凸部を設けるとともに、前記接続パッドを前記凸部の頂面から側面にかけて被着させたことを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記複数個の凸部が前記絶縁基体の中央域から外周域にわたって配置されているとともに、外周域の凸部側面に対する接続パッドの被着面積が中央域の凸部側面に対する接続パッドの被着面積に比し大であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記複数個の凸部が平面視して行列状に配置されているとともに、前記凸部の高さが前記絶縁基体の中央域からに外周域にかけて漸次高くなっていることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記絶縁基体が四角形状で、且つ前記複数個の凸部が平面視して行列状に配置されており、前記凸部頂面の形状を、前記絶縁基体の外周域にて、前記絶縁基体の対角線方向を長軸方向とした楕円形状になしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品を搭載するのに用いられる配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品が搭載される配線基板は、一般に、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等の絶縁材料から成る絶縁基体と、絶縁基体に形成された配線導体と、絶縁基体の主面に形成された複数の接続パッドとを備えた構造を有している。
【０００３】
電子部品は、通常、絶縁基体の、接続パッドが形成されている主面とは異なる他の主面に搭載され、配線導体に半田やボンディングワイヤを介して電気的に接続され、電子部品が搭載された配線基板は、必要に応じて電子部品を樹脂やキャップで封止することにより電子装置として完成する。
【０００４】
その後、絶縁基体主面に形成した複数の接続パッドを、それぞれ対応する外部電気回路基板の回路配線に半田等を介して接続することにより、電子装置が外部電気回路基板に実装される。
【０００５】
最近の配線基板は、小型化の要求に従い、隣り合う接続パッド間の間隔が狭くなり、外部電気回路基板の回路配線に半田で接続する場合、半田が流れ出し、隣接した接続パッド間で半田ブリッジによるショート（電気的短絡）を発生し易くなっている。
【０００６】
このような半田ブリッジによるショートに起因する問題に対しては、先行テストにより、半田ボリュームを調整するという手法が知られている。
【０００７】
また、絶縁基体と外部電気回路の基板との熱膨張係数の差（以下、熱膨張差と略記する）に起因して熱応力が生じ、この熱応力により、半田と接続パッドとの接合面や半田自体にクラック等の機械的な破壊を生じ易く、配線基板の外部接続の信頼性が低くなり易いという問題を有している。
【０００８】
このような熱膨張係数の差に起因する問題に対しては、接続パッドが形成されている部位で、絶縁基体の内部から主面の外側に突出するように貫通導体を設け、その貫通導体および接続パッドを覆うように、ランド導体を形成させ、このランド導体に半田を接合させるようにすることにより、隣り合う接続パッド間での半田ブリッジを防ぎつつ、十分なボリュームの半田を各接続パッドにおいて確保し、熱膨張差による応力が発生しても、その応力をボリュームの大きな半田で吸収するようにして、機械的な破壊を防止するという手法が知られている。
【０００９】
また、絶縁基体の下面のうち接続パッドが形成されていない部位に導電パッド（ダミーパッド）を形成し、この導電パッドを外部電気回路基板に、接続パッドと外部電気回路基板の回路配線とを接続する導体バンプを形成する半田と同様の半田等を介して接合することにより電子部品収納用パッケージと外部電気回路基板との接合を補強し、上記のような熱応力による導体バンプ等の機械的な破壊を防止するという手法が知られている。
【特許文献１】特開２００３−１００８０２号公報
【特許文献２】特開２００３−１００８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、半田ブリッジによるショートを防ぐために、先行テストにより、半田ボリュームを調整する場合、生産性の低下、製品を不良にしなければならない等の問題点があった。
【００１１】
また、熱膨張係数の差に起因する機械的な破壊を防止するために、貫通導体を表面に突出させ、貫通導体を覆うように、ランド導体を形成させる場合は、貫通導体を表面に突出させない方法に比べ、機械的な破壊を防止することができるが、貫通導体の突出量のばらつきを抑えることが難しいため、電子部品の傾き等を生じさせることなく、安定して接続パッド（実際にはランド導体）に接続することが難しくなる等の不具合を誘発し易い。
【００１２】
さらに、絶縁基体の下面の中央部に導電パッドを形成し、これを外部電気回路基板に接合した場合、電子部品収納用パッケージと外部電気回路基板との間の全体的な接合は効果的に補強されるので、接続パッドと半田との接合面や半田自体に機械的な破壊が生じることは抑制することができるものの、導電パッドの周縁部に沿って大きな熱応力が集中することから、導電パッドの周縁部分を起点として、導電パッドと絶縁基体との接合面や、導電パッドと半田等との接合面等に亀裂が生じ、長期間使用している間に導電パッドによる補強の効果が不十分になって、接続パッドと半田との接合面や、半田自体に機械的な破壊が生じやすくなるおそれがあり、外部電気回路基板に対する接続信頼性が不十分なものとなる傾向があった。
【００１３】
特に、最近の配線基板の小型化（１辺の長さが２ｍｍ程度以下）にともない、接続パッドの面積がさらに小さくなってきていること、軟化温度が高く、変形しにくい錫−銀系、錫−銀−銅系等の鉛フリー半田が多用されるようになってきたこと等から、導電パッドの接合部分に作用する熱応力が大きくなって導電パッドと半田等との接合面等に亀裂を生じ易くなっており、外部電気回路基板に対する接続信頼性の低下がより顕著なものとなってきている。
【００１４】
また、半田として鉛フリー半田等を用いた場合、半田付け温度が高く熱応力もより大きくなることから、接続パッドと半田との接合面や、半田自体に機械的な破壊が生じるのを有効に防止することは困難であった。
【００１５】
本発明は上述の問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、接続パッドが小さくなったり、半田として鉛フリー半田が使用されても、接続パッドと半田との間の接合面や、半田自体等に機械的な破壊が生じるのを有効に防止することが可能な、外部電気回路基板に対する接続信頼性に優れた配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の配線基板は、配線導体を有した絶縁基体の一主面に電子部品が搭載される搭載部を、他主面に前記配線導体と電気的に接続される複数個の接続パッドを設けてなる配線基板であって、前記絶縁基体の他主面に前記接続パッドと１対１に対応する複数個の凸部を設けるとともに、前記接続パッドを前記凸部の頂面から側面にかけて被着させたことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の配線基板は、前記複数個の凸部が前記絶縁基体の中央域から外周域にわたって配置されているとともに、外周域の凸部側面に対する接続パッドの被着面積が中央域の凸部側面に対する接続パッドの被着面積に比し大であることを特徴とするものである。
【００１８】
さらに、本発明の配線基板は、前記複数個の凸部が平面視して行列状に配置されているとともに、前記凸部の高さが前記絶縁基体の中央域からに外周域にかけて漸次高くなっていることを特徴とするものである。
【００１９】
またさらに、本発明の配線基板は、前記絶縁基体が四角形状で、且つ前記複数個の凸部が平面視して行列状に配置されており、前記凸部頂面の形状を、前記絶縁基体の外周域にて、前記絶縁基体の対角線方向を長軸方向とした楕円形状になしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の配線基板によれば、配線導体を有した絶縁基体の一主面に電子部品が搭載される搭載部を、他主面に配線導体と電気的に接続される複数個の接続パッドを設けてなる配線基板であって、絶縁基体の他主面に接続パッドと１対１に対応する複数個の凸部を設けるとともに、接続パッドを凸部の頂面から側面にかけて被着させるようにしたことから、接続パッドが凸部の側面にまで被着されている分、接続パッドと半田との接続面積を大きく確保することができ、外部電気回路基板との接続信頼性を高くするために、半田ボリュームを多くしたとしても、そのボリュームの多い半田を凸部の頂面から側面にかけて被着された接続パッドで確実に接続させることができ、隣り合う凸部（接続パッド）間に半田が流れ出ることは抑制される。これにより、半田ブリッジ等に起因した接続パッド間のショート等を有効に防止することができる。
【００２１】
また、本発明の配線基板によれば、複数個の凸部を絶縁基体の中央域から外周域にわたって配置するとともに、外周域の凸部側面に対する接続パッドの被着面積を中央域の凸部側面に対する接続パッドの被着面積に比し大となすことにより、熱膨張差に起因した大きな熱応力が作用する傾向のある外周域において、より多くの半田を用いて接続させたとしても、被着面積を大とした凸部側面に対して半田が良好に濡れるので、隣り合う凸部間に半田が流れ出ることは殆どなく、隣接する接続パッド間のショートを有効に防止しつつ、配線基板を外部電気回路基板に対し強固に接続することができ、同時に、熱応力に起因した機械的な破壊をより確実に防止することができる。
【００２２】
さらに、本発明の配線基板によれば、複数個の凸部を平面視して行列状に配置するとともに、凸部の高さを絶縁基体の中央域から外周域にかけて漸次高くなすことにより、行列状に配置されている接続パッドに対し、熱膨張差に起因した大きな熱応力が作用する傾向のある外周域において、より多くの半田を用いて接続させたとしても、凸部側面の面積が広くなっているので、接続パッドも十分に広い面積で被着させることができる。したがって、配線基板を外部電気回路基板に対して強固に半田接合することができ、熱応力に起因した機械的な破壊をより確実に防止することができる。
【００２３】
またさらに、本発明の配線基板によれば、絶縁基体が四角形状で、且つ複数個の凸部を平面視して行列状に配置させ、凸部頂面の形状を、絶縁基体の外周域にて、絶縁基体の対角線方向を長軸方向とした楕円形状になすことにより、熱膨張差に起因した大きな熱応力が作用する傾向のある外周域において凸部頂面の面積が広くなるので、半田が十分に行き渡って強固に接続することができ、これによっても熱応力に起因した機械的な破壊を有効に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図、図２は図１の配線基板の平面図である。これらの図において、１は絶縁基体、２は配線導体、３は接続パッドであり、これら絶縁基体１、配線導体２および接続パッド３によって本発明の配線基板９が主に構成されている。
【００２６】
絶縁基体１は、ガラスセラミック焼結体，酸化アルミニウム質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，窒化珪素質焼結体，炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成る。
【００２７】
絶縁基体１は、例えばガラスセラミック焼結体から成る場合であれば、酸化珪素，酸化アルミニウム等のガラスセラミック原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤を添加混合して泥漿状になすとともに、ドクターブレード法を採用してシート状となすことにより複数枚のセラミックグリーンシートを得、しかる後、セラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工により適当な形状とするとともにこれを複数枚積層し、最後にこの積層されたセラミックグリーンシートを還元雰囲気中、約１０００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００２８】
絶縁基体１は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、ＬＤ（半導体レーザ），ＬＥＤ（発光ダイオード），ＰＤ（フォトダイオード），ＣＣＤ，ラインセンサ，イメージセンサ等の光半導体素子、圧電振動子，水晶振動子等の振動子、その他の種々の電子部品（図示せず）を搭載し支持するための基体として機能し、その上面に電子部品（図示せず）が搭載される搭載部を有している。
【００２９】
なお、図１及び図２の例において、絶縁基体１は平板状の形状であるが、電子部品を収納するための凹部を上面に形成し、凹部の底面を搭載部としたものであってもよい。
【００３０】
絶縁基体１は、内部や表面に配線導体２を有しており、この配線導体２は、その一端が搭載部に露出し、他端が絶縁基体１の下面に導出されている。
【００３１】
また、絶縁基体１の下面には、配線導体２に電気的に接続されている複数個の接続パッド３が形成されている。
【００３２】
配線導体２および接続パッド３は、搭載部に搭載される電子部品を外部電気回路に接続するための導電路として機能する。配線導体２のうち、搭載部に露出した部位に電子部品の電極をボンディングワイヤや半田等を介して電気的に接続し、接続パッド３を外部電気回路（図示せず）に半田等から成る導体バンプ（図示せず）を介して接続することにより、電子部品の電極が外部電気回路と電気的に接続される。
【００３３】
配線導体２および接続パッド３は、銅や銀，パラジウム，金，タングステン，モリブデン，マンガン等の金属材料からなり、例えば銅から成る場合であれば、銅の粉末を有機溶剤、バインダとともに混練して作製した金属ペーストを、絶縁基体１となるセラミックグリーンシートに印刷しておくこと等により形成される。
【００３４】
また、絶縁基体１の下面の接続パッド３は、絶縁基体１と成るセラミックグリーンシートに金型を用いた打抜き加工等の加工を施すことにより形成される。
【００３５】
つまり、絶縁基体１となる、セラミックグリーンシート（積層体）の下面に、形成しようとする凸部の形状に打ち抜き加工した凸部用グリーンシートを積層することにより、凸状の接続パッド３が形成される。
【００３６】
そして、絶縁基体１の上面に電子部品を搭載するとともに、電子部品の電極を配線導体２の露出部分に半田やボンディングワイヤ等の導電性接続材を介して電気的に接続し、必要に応じて電子部品を蓋体や封止用樹脂で封止することにより電子装置として完成する。
【００３７】
この電子装置について、接続パッド３を外部の電気回路基板の回路配線に半田等から成る導体バンプを介して電気的，機械的に接続することにより、電子部品の電極が配線導体２，接続パッド３および導体バンプを介して外部の電気回路と電気的に接続される。
【００３８】
本発明の配線基板９においては、接続パッド３は、凸状であり、接続パッド自体（メタライズ層）が凸状というのではなく、凸部があって、それに接続パッド３が被着されている。
【００３９】
つまり、接続パッド３を凸部の頂面から側面にかけて被着させたことから、凸部の側面に被着されている分だけ、接続パッド３と半田との接続面積を大きく確保することができ、配線基板９と外部電気回路基板との接続信頼性を高くするために、半田ボリュームを多くしたとしても、そのボリュームの多い半田を凸部の頂面から側面にかけて被着された接続パッド３で確実に接続させることができるので、隣り合う凸部（接続パッド３）の間に半田が流れ出るのを抑制し、半田ブリッジ等に起因する接続パッド３間のショート等を有効に防止することができる。
【００４０】
また、外周域の凸部側面に対する接続パッド３の被着面積を中央域の凸部側面に対する接続パッド３の被着面積に比し大きくしたことから、熱膨張差に起因する大きな熱応力が作用する傾向のある外周域において、より多くの半田を用いて接続させたとしても、被着面積を大とした凸部側面に対して半田が良好に濡れるので、隣り合う凸部間に半田が流れ出ることは殆どなく、隣接する接続パッド３間のショートを有効に防止しつつ、配線基板を外部電気回路基板に対し強固に接続することができ、同時に、熱応力に起因した機械的な破壊をより確実に防止することができる。
【００４１】
さらに、接続パッド３の凸部の高さが絶縁基体１の中央域からに外周域にかけて漸次高くなっていることから、行列状に配置されている接続パッド３に対し、熱膨張差に起因した大きな熱応力が作用する傾向のある外周域において、より多くの半田を用いて接続させたとしても、凸部側面の面積が広くなっているので、接続パッド３も十分に広い面積で被着させることができる。したがって、配線基板を外部電気回路基板に対して強固に半田接合することができ、熱応力に起因した機械的な破壊をより確実に防止することができる。
【００４２】
またさらに、凸部頂面の形状を、絶縁基体１の外周域にて、絶縁基体１の対角線方向を長軸方向とした楕円形状になすことにより、熱膨張差に起因した大きな熱応力が作用する傾向のある外周域において凸部頂面の面積が広くなるので、半田が十分に行き渡って強固に接続することができ、これによっても熱応力に起因した機械的な破壊を有効に防止することができる。
【００４３】
以上のような本発明の配線基板９によれば、接続パッド３と外部電気回路基板の配線導体等との間の半田による接合を、効果的に補強することができる。その結果、接続パッド３と外部電気回路基板の配線導体等との間の接合、接続パッド３と半田との間の接合を、長期にわたって維持するとともに、配線基板９と外部電気回路基板との接続を補強することができる。従って、接続パッド３と導体バンプとの間の接合面や、導体バンプ自体等に機械的な破壊が生じることを長期にわたって確実に防止することが可能であり、外部電気回路基板に対する機械的、電気的な接続信頼性に優れた配線基板９を提供することができる。
【００４４】
また、接続パッド３の凸部は、平面視して楕円形状であり、行列状に複数形成されていることが好ましい。これにより、接続パッド３の凸部の一部に熱応力が集中することがなく、接続パッド３と導体バンプとの間の接合面や、導体バンプ自体等に機械的な破壊が生じることを長期にわたってより確実に防止することが可能な、外部電気回路基板に対する接続信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００４５】
なお、接続パッド３の凸部の側面の高さは、０．２ｍｍ以上としておくことが好ましい。０．２ｍｍ未満では、接続パッド３に対する半田等の接合を補強する効果が不十分になるおそれがあり、接続パッド３と回路配線との間の電気的、機械的な接続を長期にわたって効果的に補強することが困難になるからである。
【００４６】
なお、本発明は上述の実施の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す平面図である。
【図２】図１の配線基板の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・絶縁基体
２・・・配線導体
３・・・接続パッド
９・・・配線基板
【図１】
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【図２】
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